| Z 메커니즘을 모방하여 광전기촉매 물분해 수소생산 효율 4.3% 달성 | ||
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  중국과학원 다롄화학물리연구소 Li Can(李燦) 연구팀은 자연광합성 Z 메커니즘에서 영감을 받아 고효율 광전기촉매 물 완전분해 과정을 달성했다. 해당 과정에서의 물분해 수소생산 효율은 4.3%에 달한다. 이는 현재 문헌에서 보고된 가장 높은 효율이다. 관련 연구 성과는 국제학술 “Journal of the American Chemical Society”에 게재되었다. 연구팀은 기존에 포토시스템II의 핵심 구성 요소 주요 기능 시뮬레이션을 통해 고효율의 광전촉매 물산화 시스템을 구축했으며, 부분적으로 산화된 그래핀이 집광 재료와 물산화 촉매제 사이의 전하 수송 매체로 사용될 수 있음을 발견했다. 그 기능은 포토시스템II의 타이로신과 유사하다. 해당 연구에서 연구팀은 자연광합성의 원리를 기반으로 다중매체 조절 전략을 채택하여 자연광합성 Z 메커니즘에서 영감을 얻은 고효율 광전촉매 물 완전분해 과정을 성공적으로 달성했다. 또한 무기산화물 기반 광양극, 유기고분자 기반 광음극을 다중 전하 수송 매체와 결합하여 고효율의 무바이어스 물 완전분해 광전기화학 전지를 조립했다. 연구 결과 해당 시스템의 유기고분자는 이산 에너지 준위 특성을 보유함으로 유기 광음극과 무기 광양극의 스펙트럼 흡수가 양호한 상보성을 가지며 태양에너지 이용률을 크게 향상시킨다. 해당 시스템은 집광 재료와 전자 수용체/공여체 사이에 다중 전하 수송 매체를 포함하는 생체모방 전하 수송 사슬을 구축했다. 전기화학적 전위 구배의 구동하에 광생성 전자는 전하 수송 매체들을 통해 효과적으로 전달되어 전하 수송 속도를 증가시키고 전하 재결합 속도를 감소시켜 효율적인 전하 분리 및 전송을 달성하고 태양에너지-수소 전환 효율은 4.3%에 이른다. 해당 연구는 에너지 준위를 일치시키는 다중 매체 조절의 생체공학 전략을 통해 효율적인 인공 광합성 시스템의 합리적인 설계 및 조립을 위한 새로운 아이디어와 효과적인 방법을 제공했다. 정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202108/t20210825_4803171.shtml |
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